Введение
Требования по определению тепловых нагрузок потребителей при разработке схем теплоснабжения отражены в следующих нормативных и законодательных актах: — Федеральный Закон РФ от 27.07.2010 г. № 190-ФЗ ;
— приказ Министерства регионального развития РФ от 28.02.2009 г. № 610 ;
Договорные нагрузки, как правило, рассчитываются на основании проектных данных. Проектные нагрузки на отопление, в основном, зависят от расчётных параметров микроклимата помещений, расчётной температуры наружного воздуха в отопительный период (принимаемой равной температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 по 8. СП 131.13330.2012 ) и теплоизоляционных характеристик ограждающих конструкций. Проектные нагрузки на ГВС зависят от объёмов потребления горячей воды и её расчётной температуры.
За последние 20-30 лет многие из перечисленных выше параметров и характеристик неоднократно менялись. Менялись методики расчёта тепловых нагрузок, требования по тепловой защите ограждающих конструкций. В частности, в класс энергетической эффективности многоквартирных домов (МКД) определяется, исходя из сравнения (определение величины отклонения) фактических или расчётных (для вновь построенных, реконструированных и прошедших капитальный ремонт МКД) значений показателя удельного годового расхода энергетических ресурсов, отражающего удельный расход энергетических ресурсов на отопление, вентиляцию, ГВС и базовых значений показателя удельного расхода энергетических ресурсов в МКД. При этом фактические (расчётные) значения должны быть приведены к расчётным условиям для сопоставимости с базовыми значениями. Фактические значения показателя удельного годового расхода энергетических ресурсов определяются на основании показаний общедомовых приборов учёта.
Менялся и сам климат, в результате чего, например, для Санкт-Петербурга нормативная расчётная температура наружного воздуха за тридцать, с небольшим, лет повышена с –26 °С до –24 °С, расчётная длительность отопительного периода уменьшилась на 6 дней, а средняя температура отопительного периода увеличилась на 0,5 °С (с –1,8 до –1,3 °С).
Кроме указанных выше факторов, сами потребители тепловой энергии вносят вклад в энергосберегающие мероприятия, например, путём замены в квартирах деревянных окон на более герметичные – пластиковые.
Все эти изменения, в совокупности, способствуют тому, что фактическое теплопотребление и договорные тепловые нагрузки потребителей тепловой энергии отличаются.
Примеры разработанных Схем теплоснабжения ряда крупных населённых пунктов (например, Нижнего Новгорода) показали, что, если в качестве фактической нагрузки принимается договорная нагрузка (нагрузка, установленная в договорах теплоснабжения), это создаёт избыточный запас мощности теплоснабжающих организаций. Значительная доля нагрузки в этом случае оказывается невостребованной, но при этом сохраняются постоянные эксплуатационные расходы, что негативно отражается и на эффективности теплоснабжающих организаций (ТСО) и на потребителе тепловой энергии.
В Стратегии отмечено, что применяемая в настоящее время технология планирования систем теплоснабжения приводит к излишним инвестициям, созданию избыточной тепловой мощности во всех элементах энергосистем и сохранению низкого уровня эффективности всей российской энергетики.
Актуальность поднимаемой в статье темы обусловлена отсутствием в действующих нормативных и законодательных актах методов определения фактических тепловых нагрузок в расчётных элементах территориального деления при расчётных температурах наружного воздуха, проблемами согласования фактических тепловых нагрузок, применяемых для инвестиционного планирования в Схемах теплоснабжения с ТСО, а также последствиями неверного анализа тепловых нагрузок потребителей, установленных в договорах теплоснабжения.
Пример расчета внешней трехслойной стены без воздушной прослойки
Чтобы было проще вычислять требуемые параметры, можно воспользоваться теплокалькулятором стен. В него требуется забивать определенные критерии, которые влияют на итоговый результат. Программа помогает быстро и без долгого вникания в математические формулы получить нужный результат.
Требуется по описанным выше документам найти конкретные показатели под выбранный дом. Первое выясняют климатические условия населенного пункта, а также климат помещения. Следом вычисляют прослойки стены, все которые есть в здание. Здесь учитываются и штукатурный слой, гипсокартон и утепляющие материалы, имеющиеся в доме. Также толщина газобетона или другого материала, из которой создана конструкция.
Теплопроводность каждого из этих слоев стены. Показатели указываются производителями каждого материала на упаковке. В итоге программа посчитает по необходимым формулам нужные показатели.
Чтобы было проще вычислять требуемые параметры, можно воспользоваться теплокалькулятором стен.
Пошаговый расчет тепловой нагрузки на отопление здания: примеры, формула
Расчет норм по отоплению в квартире
Расчет тепловых утечек для коммунальной службы с целью открытия спора, как правило, не дает результата. Причина в том, что существуют стандарты теплопотерь. Если дом введен в эксплуатацию, то требования выполнены. При этом приборы отопления соответствуют требованиями СНИП. Замена батарей и отбор большего количества тепла запрещен, так как радиаторы установлены по утвержденным строительным стандартам.
Методика расчета норм по отоплению в частном доме
Расчеты можно сделать вручную, используя несложную формулу или калькулятор на сайте. Программа помогает рассчитать необходимую мощность системы отопления и утечки тепла, характерные для зимнего периода. Расчеты осуществляются для определенного теплового пояса.
Основные принципы
Методика включает в себя целый ряд показателей, которые в совокупности позволяют оценить уровень утепления дома, соответствие стандартам СНИП, а также мощность котла отопления. Как это работает:
Чем хуже утеплен дом, тем выше расход тепла от системы отопления
По объекту проводится индивидуальный или усредненный расчет. Основной смысл проведения подобного обследования состоит в том, что при хорошем утеплении и малых утечках тепла в зимний период можно использовать 3 кВт. В здании той же площади, но без утепления, при низких зимних температурах потребляемая мощность составит до 12 кВт. Таким образом, тепловую мощность и нагрузку оценивают не только по площади, но и по теплопотерям.
Основные теплопотери частного дома:
- окна – 10-55%;
- стены – 20-25%;
- дымоход – до 25%;
- крыша и потолок – до 30%;
- низкие полы – 7-10%;
- температурный мост в углах – до 10%
Специфика расчетов
Данную методику еще можно встретить под названием «теплотехнический расчет». Упрощенная формула имеет следующий вид:
Qt = V × ∆T × K / 860, где
Qt – тепловая нагрузка на объем помещения;
V – объем помещения, м³;
∆T – максимальная разница в помещении и вне помещения, °С;
К – оценочный коэффициент тепловых потерь;
860 – коэффициент перехода в кВт/час.
Коэффициент тепловых потерь К зависит от строительной конструкции, толщины и теплопроводности стен. Для упрощенных расчетов можно использовать следующие параметры:
- К = 3,0-4,0 – без теплоизоляции (неутепленное каркасное или металлическое строение);
- К = 2,0-2,9 – малая теплоизоляция (кладка в один кирпич);
- К = 1,0-1,9 – средняя теплоизоляция (кирпичная кладка в два кирпича);
- К = 0,6-0,9 – хорошая теплоизоляция по стандарту.
Данные коэффициенты усредненные и не позволяют оценить теплопотери и тепловую нагрузку на помещение, поэтому рекомендуем воспользоваться онлайн-калькулятором.
Расчет толщины утеплителя для стен
На практике все эти способы используют вместе, но с экономической точки зрения, больший приоритет имеет утепление дома, а точнее увеличение толщины утеплителя.
Как же рассчитать необходимую толщину стен и утеплителя, чтобы дом был не только крепким, но теплым.
Наш расчет будет состоять из двух основных этапов:
- Нахождения сопротивлением теплопередаче стен, которое необходимо для дальнейших вычислении.
- Подбор необходимой толщины утеплителя в зависимости от конструкции и материала стен.
В начале, предлагаем посмотреть небольшое видео, в котором эксперт подробно рассказывает для чего нужно закладывать утеплитель в наружные стены кирпичного дома и какой вид утеплителя при этом использовать.
Сопротивлением теплопередаче стен
Для нахождения этого параметра используем СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» который можно скачать на нашем сайте (ссылка).
В пункте 5 «Тепловая защита зданий» представлены несколько формул, которые помогут нам рассчитать толщину утеплителя и стен. Для того чтобы это сделать существует параметр, называемый сопротивлением теплопередаче и обозначаемый буквой R. Он зависит от необходимой температуры внутри помещения и климатических условий данного города или района.
В общем случает он рассчитывается по формуле R ТР = a х ГСОП + b.
Согласно таблице 3, значения коэффициентов a и b для стен жилых зданий равняется 0,00035 и 1,4 соответственно.
Осталось только найти величину ГСОП. Расшифровывается она как градусо-сутки отопительного периода. С этим значением придется немного повозится.
Формула для расчета ГСОП = (tВ—tОТ) х zОТ.
В данной формуле tВ — это температура, которая должна быть внутри помещения. По нормам она равняется 20-22 0 С.
Значение параметров tОТи zОТ означают среднюю температуру наружного воздуха и количество суток отопительного периода в году. Узнать их можно в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». (ссылка).
Если посмотрите на данный СНиП, то увидите большую таблицу в самом начале, где для каждого города или района приведены климатические параметры.
Нас будет интересовать колонка, в которой написано «Продолжительность и средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 0 С».
Пример расчета параметра R ТР
Для того, чтобы все стало более понятным, давайте рассчитаем сопротивлением теплопередаче стен (R ТР ) для дома построенного в г. Казань.
Для этого у нас есть две формулы:
R ТР = a х ГСОП + b,
Сначала рассчитаем ГСОП. Для этого ищем г. Казань в правой колонке СНиП 23-01-99.
Пример теплотехнического расчета
Рассчитаем жилой дом, находящийся в 1 климатическом районе (Россия), подрайон 1В. Все данные взяты из таблицы 1 СНиП 23-01-99. Наиболее холодная температура, наблюдающаяся на протяжении пяти дней обеспеченностью 0,92 — tн = -22⁰С.
В соответствии со СНиП отопительный период (zоп) продолжается 148 суток. Усредненная температура на протяжении отопительного периода при среднесуточных температурных показателях воздуха на улице 8⁰ — tот = -2,3⁰. Температура снаружи в отопительный сезон — tht = -4,4⁰.
Теплопотери дома — важнейший момент на этапе его проектирования. От итогов расчета зависит и выбор стройматериалов, и утеплителя. Нулевых потерь не бывает, но стремиться нужно к тому, чтобы они были максимально целесообразными
В качестве наружного утеплителя, толщиной 5 см, использована минеральная вата. Значение Кт для нее — 0,04 Вт/м х С. Количество оконных проемов в доме — 15 шт. по 2,5 м² каждое.
Теплопотери через стены
Прежде всего, нужно определить термическое сопротивление как керамической стены, так и утеплителя. В первом случае R1 = 0,5 : 0,16 = 3,125 кв. м х С/Вт. Во втором — R2 = 0,05 : 0,04 = 1,25 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м х С/Вт.
Так как теплопотери имеют прямо пропорциональную взаимосвязь с площадью ограждающих конструкций, рассчитываем площадь стен:
А = 10 х 4 х 7 – 15 х 2,5 = 242,5 м²
Теперь можно определить потери тепла через стены:
Qс = (242,5 : 4.375) х (22 – (-22)) = 2438,9 Вт.
Теплопотери через горизонтальные ограждающие конструкции рассчитывают аналогично. В итоге все результаты суммируют.
Если есть подвал, то теплопотери через фундамент и пол будут меньшими, поскольку в расчете участвует температура грунта, а не наружного воздуха
Если подвал под полом первого этажа отапливается, пол можно не утеплять. Стены подвала все же лучше обшить утеплителем, чтобы тепло не уходило в грунт.
Определение потерь через вентиляцию
Чтобы упростить расчет, не учитывают толщину стен, а просто определяют объем воздуха внутри:
V = 10х10х7 = 700 мᶾ.
При кратности воздухообмена Кв = 2, потери тепла составят:
Qв = (700 х 2) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 20 776 Вт.
Если Кв = 1:
Qв = (700 х 1) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 10 358 Вт.
Эффективную вентиляцию жилых домов обеспечивают роторные и пластинчатые рекуператоры. КПД у первых выше, он достигает 90%.
Факторы, влияющие на ТН
Теплоизоляция – внутренняя или наружная – значительно снижает теплопотери На потерю тепла влияет множество факторов:
- Фундамент – утепленный вариант удерживает тепло в доме, неутепленный пропускает до 20%.
- Стена – у пористого бетона или деревобетона пропускная способность намного ниже, чем у кирпичной стены. Красный глиняный кирпич лучше удерживает тепло, чем силикатный. Важна и толщина перегородки: у стены из кирпича толщиной в 65 см и пенобетона толщиной в 25 см одинаковый уровень теплопотерь.
- Утепление – теплоизоляция существенно меняет картину. Внешнее утепление пенополиуретаном – лист толщиной в 25 мм – равно по эффективности второй кирпичной стене толщиной в 65 см. Отделка пробкой внутри – лист в 70 мм – заменяет 25 см пенобетона. Специалисты не зря утверждают, что эффективное отопление начинается с правильного утепления.
- Крыша – скатная конструкция и утепленный чердак снижают потери. Плоская крыша из железобетонных плит пропускает до 15% тепла.
- Площадь остекления – показатель теплопроводности у стекла очень велик. Какими бы герметичными ни были рамы, сквозь стекло тепло уходит. Чем больше окон и чем больше их площадь, тем выше тепловая нагрузка на здание.
- Вентиляция – уровень теплопотерь зависит от производительности устройства и частоты использования. Система рекуперации позволяет несколько уменьшить потери.
- Разница между температурой на улице и внутри дома – чем она больше, тем выше нагрузка.
- Распределение тепла внутри здания – влияет на показатели для каждой комнаты. Помещения внутри здания остывают меньше: при расчетах комфортной температурой здесь считают величину в +20 С. Торцевые комнаты остывают быстрее – нормальной температурой здесь будет +22 С. На кухне достаточно нагревать воздух до +18 С, так как здесь много других источников тепла: плита, духовка, холодильник.
Видео инструкция по работе с калькулятором
Тепло в доме – важнейший элемент комфорта. Задача любого помещения создавать и поддерживать определенные температурные режимы. Понятно, что все эти технические условия должны закладываться и учитываться инженерами ещё на этапе проектирования сооружения. Однако, нередко мы имеем дело с уже построенным зданием – в этой ситуации наш калькулятор поможет провести расчет теплопотерь реально существующего дома или наружной стены квартиры для проверки на соответствие нормам и возможным последующем утеплением.
Теплотехнический онлайн калькулятор – его задачи и возможности
Если говорить в целом, то наш онлайн калькулятор предназначен для реализации двух основных задач: расчет слоя утеплителя на стадии проекта, и проверка теплопотерь уже существующих ограждающих конструкции на их соответствие нормативным требованиям. Все остальные расчеты являются лишь уточнениями для решения двух вышеозначенных запросов.
Несомненно, важна финансовая составляющая – использование результатов калькуляции позволит Вам подобрать в необходимом количестве оптимальный материал для утепления постройки, т.е. не надо будет переплачивать, заказывая лишние объемы изоляции, иначе окупаемость их будет нецелесообразна.
Теплотехнический расчет – методика и обоснование
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций учитывает массив законодательной базы РФ, строительных норм и правил, государственных стандартов, которые вполне применимы и для других стран СНГ (как это было в СССР). Вам нужно лишь выбрать Ваш город
Далее для расчета Вам нужно ввести слои ограждающий конструкции с помощью кнопки “Добавить слой”. В появившимся окне выбираем нужные материалы в папках, или же можно найти их через поиск.
Тепловая защита здания, просчитанная с помощью нашего теплотехнического онлайн-калькулятора, имеет высокую степень достоверности.
Точка росы – это момент перехода влаги из газообразного состояния в жидкое. Почему необходимо учитывать этот параметр в теплотехнических расчетах ограждающих конструкций? Дело в том, что конденсат активно образуется именно в стенах, в тех плоскостях, где происходит соприкосновение холодного уличного воздуха с теплыми массами внутри помещения. Если влага начнет образовываться непосредственно на внутренних поверхностях, то очень скоро они потеряют свою целостность, эстетику а самое главное увеличится теплопроводность материалов.
Желательным (оптимальным) местом появления конденсата является наружная изоляция стен. С помощью нашей программы вы сможете рассчитать точку росы так, чтобы она выпадала конкретно на утеплителе.
Расчет тепловых потерь дома
Данный расчет позволит узнать теплопотери ограждающих конструкций за один час и за отопительный сезон с одного квадратного метра поверхности. Как и для всех остальных показателей – уточним базовые данные, которые требуются ввести при расчетах.
- Географическое расположение квартиры, дома или перспективного строительного проекта – это необходимо для определения климатической зоны и связанных с ней характеристик (температурный режим, влажность и т.д.). Вам нужно выбрать Ваш город из огромного списка стран СНГ.
- Строительно-эксплуатационные параметры помещений и их предназначение – это важнейшие данные, помогающие максимально точно провести расчет толщины утеплителя для стен именно для данного типа помещения.
- Указать слои конструкции – кирпич, пеноблок, наружная и внутренняя штукатурка, утеплитель и т.д. Калькулятор предлагает удобную опцию –возможность менять, добавлять или удалять слой, а также проводить расчеты по каждому из вариантов.
- Теплотехнический расчет онлайн имеет отличную визуализацию результатов. Для наглядности, часть информации представлена в виде графиков, таблиц, сносок. Например, данный опцион позволяет варьировать температуру и влажность в разных помещениях в сторону повышения или понижения, что дает возможность провести сравнительный анализ и выбрать оптимальный расчет теплопотерь дома.
Стремитесь к 100% эфективности утепления и защиты от переувлажнения – это самые оптимальные цифры основанные на нормативных документах.
Какой толщины стены в доме?
Кирпичные стены имеют ряд преимуществ перед остальными строительными материалами, например, высокая прочность и низкая теплопроводность. Но все качества могут «потеряться», если стена обладает не оптимальной для конкретных условий толщиной.
Толщина стены — важный показатель, который влияет не только на добротность всей строительной конструкции, но и на потребительские характеристики, то есть функциональность, степень шумо-, тепло-, виброизоляции.
Выявить толщину стены из кирпича просто. По стандарту все стены имеют толщину, кратную половине длины кирпича — 12 сантиметрам. Названия зависят от этого же параметра. Используют такие термины:
- в полкирпича;
- в полтора кирпича;
- в один кирпич.
В полкирпича стена имеет толщину около 12 сантиметров, в один кирпич стена – 25 сантиметров, в полтора кирпича – 38 сантиметров, а в 2 кирпича стена имеет в толщине 51 сантиметр. Незначительное расхождение цифр с теми, которые кратны 12 — 24,36 и 48, объясняется тем, что между двух слоев кирпича располагаться может бетон. Наружные стены и несущие стены строения выполняются в 1,5 кирпича и более. Все перегородки осуществляются в половину или же в четверть кирпича.
Строительство кирпичных стен в 1 кирпич с экономической стороны выгодно. Но не в каждом месте такие стены разрешается строить, ведь наблюдается резкий сезонный перепад температуры. В данном случае применяется дополнительная фасадная кладка с применением теплоизоляционного слоя.
Цель теплотехнического расчета
От теплотехнических особенностей капитальных ограждений здания зависит многое. Это и влажность конструктивных элементов, и температурные показатели, которые влияют на наличие или отсутствие конденсата на межкомнатных перегородках и перекрытиях.
Расчет покажет, будут ли поддерживаться стабильные температурные и влажностные характеристики при плюсовой и минусовой температуре. В перечень этих характеристик входит и такой показатель, как количество тепла, теряющегося ограждающими конструкциями строения в холодный период.
Нельзя начинать проектирование, не имея всех этих данных. Опираясь на них, выбирают толщину стен и перекрытий, последовательность слоев.
По регламенту ГОСТ 30494-96 температурные значения внутри помещений. В среднем она равна 21⁰. При этом относительная влажность обязана пребывать в комфортных рамках, а это в среднем 37%. Наибольшая скорость перемещения массы воздуха — 0,15 м/с
Теплотехнический расчет ставит перед собой цели определить:
- Идентичны ли конструкции заявленным запросам с точки зрения тепловой защиты?
- Настолько полно обеспечивается комфортный микроклимат внутри здания?
- Обеспечивается ли оптимальная тепловая защита конструкций?
Основной принцип — соблюдение баланса разности температурных показателей атмосферы внутренних конструкций ограждений и помещений. Если его не соблюдать, тепло будут поглощать эти поверхности, а внутри температура останется очень низкой.
На внутреннюю температуру не должны существенно влиять изменения теплового потока. Эту характеристику называют теплоустойчивостью.
Путем выполнения теплового расчета определяют оптимальные пределы (минимальный и максимальный) габаритов стен, перекрытий по толщине. Это является гарантией эксплуатации здания на протяжении длительного периода как без экстремальных промерзаний конструкций, так и перегревов.
Теплотехнический расчет конструкций — что это такое и для чего нужно делать
Теплотехнический расчет наружной стены помогает получить точную цифру по объему тепла, который необходим, чтобы в здание было максимально комфортно находиться. Является основой для создания отопления. В любом помещение происходит теплообмен, отдается тепло во внешнюю среду, и эту отдачу необходимо возвращать обратно. Уровень потери тепла должен возвращаться внутрь в том же количестве.
Определить, сколько тепловой утрата следует восстановить для хорошего микроклимата, не проводя расчет теплопроводности стены верно в принципе невозможно. Результат почти со стопроцентной вероятностью будет с большим отклонением от правды.
В расчет стен по тепловым моментам профессионалы включают учет множества параметров, каждый из которых существенно воздействуют на данный показатель. Важны материалы, которые применяются, стороны света, температурные показатели воздуха и другие.
Если не провести подобный расчет, то приобретение системы отопления, отопительного котла, теплого пола и другого связанного с данным процессом оборудование может быть произведено не верно. В итоге можно столкнуться с проблемой недостаточного тепла, когда потеря его будет большей, чем возмещение.
Придется менять оборудование, а это дело дорогостоящее. С учетом сложности монтажа теплого пола потеря будет не только денежная, но временная. Когда установлен весь отделочный материал снятие материалов будет большой проблемой, ведь процедура не самая приятная для владельца. А жить в холодном жилом помещение, мало кому хочется.
Теплотехнический расчет наружной стены помогает получить точную цифру по объему тепла, который необходим, чтобы в здание было максимально комфортно находиться.
Можно выделить следующие плюсы проведения расчетов:
- Экономическая выгода за счет дальнейшей оплаты за отопление, когда проведены правильные работы по утеплению, то переплачивать каждый месяц по счету не приходится, в итоге процесс оправдывается финансово;
- Оптимальный микроклимат помогает избежать образования грибка и плесени на поверхности, что является опасным для здоровья человека, также данные образования вредят целостности материала;
- Траты на электроэнергию также будут меньше, ведь оборудование не должно будет работать излишне.
Когда проведены правильные работы по утеплению, то переплачивать каждый месяц по счету не приходится.
Требования и сопутствующая документация
Рассчитать теплопроводность стены можно только с учетом регламентирующих процесс документов. Разработано несколько документов, где прописаны нормы и правила работы. Вычисления будут зависеть от вида материала, из которого построен дом: газобетонные блоки, кирпич, газоблок, брус, сэндвич панели и другие. Каждый имеет свои нормы теплопроводности.
Используются следующие издания для правильного подсчета:
- Ориентируются на СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», это переизданная версия от 2003 года, профессионалы при работе используют данный норматив как основной;
- СП 131.13330.2012 «Строительная климатология», также основана на более раннем издании 1999, служит основой для ориентира на климат региона, где расположено здание;
- СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», данный документ является раскрывающим 1-ый документ, в нем многие пункты расписаны подробнее;
- ГОСТ 30494-2011 с 2011 года «Здания жилые и общественные», прежняя версия издана в 1996, о специфике назначений зданий и их особенностях;
- Пособие для студентов строительных ВУЗов Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие». Помогает проще понять специфику задания, раскрывает многие моменты.
Вычисления будут зависеть от вида материала, из которого построен дом.
